Problemer og mot tiltak for 10kV SF₆ gassisolerte felles tank ring hovedenhet (europeisk stil) kabeltilkoblinger

Problemer og mot tiltak for 10kV SF₆ gassisoleret felles tank ring hovedenhet (europastil) kabeltilkoblinger

Med den omfattende bruk av kabelnett i by-nettverk, blir 10kV SF₆ gassisolerede felles tank ring hovedenheter (RMUs) (europastil) bredt anvendt som nettverksnoder på grunn av deres egenskaper med full isolasjon, komplett omslutning, vedlikeholdsfri drift, kompakt størrelse og fleksibel installasjon. Disse europastilede SF₆ felles tank RMUs er egnet for kystområder med fuktige, saltige tåkeforhold og gir høy driftsreliabilitet.

Nylige driftsfeil hos RMUs indikerer at de fleste problemer stammer fra problemer ved tilkoblingspunktene mellom RMU-bushingene og 10kV-kabler. Dette gjelder spesielt for innendørs og utendørs RMUs som håndterer store strømmer og store sektionskabler. Når en feil oppstår, krever det at hele RMU-en må de-energiseres og erstattes, og dens kabel T-body kobler må installeres på nytt. Dette påvirker vesentlig strømforsyningens reliabilitet og fører til betydelige økonomiske tap.

Tilkoblingen mellom RMU-bushingene og 10kV-kabler er et viktig driftsmessig svakt punkt. Denne artikkelen analyserer de eksisterende problemene og foreslår mot tiltak.

1. Problemer med felles tank RMUs og trekjernekabeltilkoblinger

For tiden er 10kV SF₆ felles tank RMUs (europastil) og deres tilhørende kabel T-body kobler hovedsakelig europeiske merkenavn. Disse er primært designet for enkeltkjernekabler, som er enklere å feste og installere, legger ingen torsjonsmoment på bushingene, sikrer god kontakt mellom terminalen og bushingen, og reduserer sannsynligheten for varmeavvik. I motsetning til dette er installeringen av trekjernekabler betydelig mer komplisert, noe som fører til flere problemer som ikke finnes ved enkeltkjerneinstallasjoner:

1. Fikspunkt for trekjernekabel er ytre skall: Enkelte faser kan ikke fastes uavhengig. Selv etter tilkobling, kan kablenes egen vekt eller eksterne krefter overføre torsjonsmoment til bushingseksjonene.
2. Fasefølgejustering krever torsjon: Under installering av trekjernekabler, ofte krever fasefølgejustering at torsjon må påføres før fastsetting. Etter installasjon, frigir den interne spenningen fra denne torsjonen gradvis, som genererer et gjenopprettingsmoment som virker på bushingene.
3. Begrenset kabelkamphøyde: Den kompakte kabelkamphøyden til RMUs (designet for enkeltkjernekabler) begrenser den tilgjengelige lengden av hver enkelt kabelkjerne fase.
4. Begrenset justering etter terminering: Når kableluggen er presset, er installasjonslengden fast. Med kortere individuelle kjernelengder (på grunn av rombegrensninger) som er vanskelig å bøye, krever det ofte å sette T-body kobler i plass ved å bruke for mye trykk, dra eller heve krefter. Dette risikerer å skade bushinger eller forårsake dårlig kontakt.

2. Mot tiltak

For å løse de nevnte problemene, kan mot tiltak implementeres angående selve RMU-en, T-body kobler, installasjonspraksis og RMUens sivilfundament.

2.1 Ring hovedenhet (RMU)

2.1.1 Tilfredsstillende økning av kabelkamphøyde:
SF₆ felles tank RMU kabelkamper er typisk små (ca. H: 600mm, B: 350mm). Dette passer godt for enkeltkjernekabler, men gjør det svært vanskelig å installere T-body kobler, spesielt for store sektionskabler (240mm² eller 300mm²), for trekjernekabler. T-body koblers trifurkationsrør trenger også plass, slik at bare ca. 400mm er tilgjengelig for kabelkjerner. Store sektionskjerner er styve, og kombinert med lokalitetsbegrensninger, er det utfordrende å oppnå riktig T-body posisjon.

• Løsning: Selv om felles tank RMUs er standardiserte, kan installasjonshøyden økes ved hjelp av en utvidelsesbase. Ved å heve kamphøyden til ca. 800mm og sikre at kabelclampens vertikale avstand fra HV-bushingens sentrumpunkt er ≥750mm, tillater dette kjernelengder på ca. 600mm. Dette forenkler riktig T-body installasjon. Grunnen er at utvidelsesbasen lengrer de separerte enefasekjerner etter trekjernekabels split, som gjør tilkoblingen lik enkeltkjernekabler.
• Fordeler: (1) Reduserer betydelig torsjonsmoment på bushinger; (2) Øker installasjonstoleransen, minimerer behovet for kraft; senker risiko for gasslekkasje; (3) Forenkler riktig posisjonering av lugg og stresskonuskoner.

2.1.2 Vurder bushingledning under valg av RMU:
Standard 630A RMUs har ofte boltetype bushinger med en ytre kobberrør diameter på 25mm og en trådet indre hull for M16 bolts (ledningsareal ~289.6mm²). Det faktiske kontaktsurfaksarealet er ofte mindre på grunn av passningstoleranser. Når rustfrie bolts brukes (på grunn av myk kobber), avhenger ledningen kun av denne endekontakten. Innenfor den lukkede isolasjonen er varmeavføring dårlig. Hvis lugg til bushingkontakten er dårlig under høystrøm (>400A), oppstår varmeavvik.

• Løsning: For RMUs som bruker 240mm² eller 300mm² kabler som driver >400A, velg modeller med 800A-rated bushinger (ytre kobberrør Ø 32mm) for å redusere risiko for varmeavvik.

2.1.3 Forbedre RMU-bushing temperaturmåling:
Lukkede felles tank RMUs kan ikke åpnes for inspeksjon. Standard infrarødt termografi kan ikke måle forbinderstemperaturen. Legge til inspeksjonsporter svekker IP-rangeringen.

• Løsning:
• Rutineinspeksjoner: Føl manuelt kabelkampannen frontalpaneltemperatur for å oppdage T-body overoppvarming.
• Kritiske enheter: De-energisere periodisk etter initial høystrømoperasjon for å inspisere forbindelser for tegn på overoppvarming.
• Best praksis (Teknologi): Installere temperatursensorer direkte på RMU-bushingene eller T-body kobler for sanntidstemperaturmåling.

2.2 Kabel T-body kobler

2.2.1 Sikre kvaliteten på leddende komponenter:
Skifte til rustfrie bolts gjør at ledningen er kun avhengig av endekontakten, noe som øker kravene til luggstrukturens/materialkvaliteten. Vanlige funn:

Luggkontaktsurfaksareal for smalt/hull for stort → redusert kontaktsurfaksareal.

Dårlig luggmaterialkvalitet, ujevn belag.

Misfit mellom lugg hull konisk form og dobbeltsidet bolt → lugg kan ikke kontaktes bushing korrekt → ledning kun via bolt.

Kobberwasher for tynn/liten → kan ikke sikre parallel lugg til bushingkontakt.

Alt dette fører til redusert strømkapasitet og risiko for varmeavvik.

• Løsning: Spesifiser T-body kobler leddende komponenter nøyaktig:
• Luggkontaktsurfaksareal bredde: 25mm eller 32mm (match bushing leddende areal).
• Luggmaterial: T2 kobber (>99.9% Cu, elektrolytisk, formet, kvavet). Tin eller sølvbelagt.
• Washer: Stor surfaksareal, ≥3mm tykk for å sikre god trykkkontakt.

2.2.2 Velg myke materialer T-body kobler for å lette installasjonen:
EPDM eller hard plast/rubber T-body er hard/britt, vanskelig å justere under installasjon (spesielt store kjerner/stresskonuskoner/isolasjon), og vanskelig å verifisere posisjon. Dårlig elastisitet/radial kraft risikerer langsiktig grensesovergang og spor.

• Løsning: Velg silikonkautsjuk T-body kobler for felles tank RMUs. Fordeler: Myk, elastisk → lett posisjonsjustering; God radial kraft og uniformitet → god tettning, unngår spor; Tilstrekkelig mekanisk styrke for RMU kamper.

2.3 Lokaliserte installasjonspraksiser

2.3.1 Sikre kabelinnførsel:
Sikre trekjernekabelen som går inn i RMU direkte under HV-bushingene ved hjelp av en kabelclamp. Unngå helning eller ubeskyttet kabelinnførsel. Ubeskyttede kabler legger på torsjons/dra krefter, potensielt kompromitterer bushing/tettning integritet → SF₆ lekkasje, bushing sprækker, HV-feil.

• Posisjon kjerner vertikalt og symmetrisk; minimere torsjon.
• Plasser grepet og kabelclamp så lavt som mulig (≥750mm vertikal avstand fra bushinger).
• Lokalisert prosess: Etter å ha trukket kabelen gjennom fundamentet inn i kammeret, kutte av eventuelle skadede kabelender. Verifisere fasefølge. Justere kabelinnførselsvinkel slik at kjerner er rett mot bushinger. Hvis vinkelen er for stor, trekke kabelen tilbake til grav/pit, rette vinkelen, deretter re-innsatte og klampe fast. Dobbeltfiksering: Der det er mulig, legge til et annet clamp punkt (f.eks., fastlegging beam i kabel pit nedenfor) for å sikre ytter skall ytre.

2.3.2 Kabel fase separasjon og forberedelse:

1. Faste kabelgrenseglove ved hjelp av clamp før trimmen kjernelengder.
2. Justere B-fase med B-bushing.
3. Lett bøye A/C faser utenover ved roten før vertikal justering av dem med sine bushinger.
4. Plassere terminering bolt i bushing, hang lugg løst på den.
5. Kutte kjernender til nøyaktig nødvendig lengde etter verifisering av justering.

• Kritisk: Faste kabel før endelig trimmen. Mislykkes med å gjøre dette resulterer i inkonsistente kjernelengder → bushing stress og dårlig kontakt.
• Avskaling/rengjøring prosess:
• Følg T-body produsentens avskalingsdimensjoner nøyaktig.
• Unngå skade på indre lag mens du avskaler ytre lag.
• Absolutt unngå longitudinelle streker på kjernisolasjon → forebygger intern spor.
• Bruk produsentleverte rengjøringspapir. Unngå andre løsemidler som industriell alkohol.
• Bruk polyfluoroether-basert smøremiddel (kompatibelt med silikonkautsjuk). Unngå silikonfett → gjensidig oppløsning → grensesovergang tørking → spor risiko.

2.3.3 Stresskonus installasjon:

• Sikre at stresskonus matcher kabelstørrelsen → riktig interferenspassning. For stramm: hard installasjon, risiko for splitt. For slapp: dårlig tettning, risiko for overflateutslipp.
• Posisjon strengt ifølge T-body produsentens instruksjoner (posisjoner relativt til isolasjon og kabelkjerne påvirker stresskontroll/tettning). Minimal toleranse.
• Posisjon stresskonus på den vertikale seksjonen av kabelen hvis mulig → sikrer best tettning.
• Forebygg skarpe objekter fra å skrape silikonkautsjukflater.
• Anvend jevnt belag av kompatibelt smøremiddel på interferenspassningsflater.

2.3.4 Sikre tilstrekkelig lederkontaktsurfaksareal:
Lederforbindelsen inne i isolasjonssleeven er usynlig/vanskelig å sjekke. Må sikre:

• Luggflaten er parallel med bushing lederflaten → minimalisert stress på bushing.
• God kontakt for å forhindre oppvarming.
• Pressing: Press lugg til kjerne i henhold til prosedyre. Sikre at lugg ansikt orientering er parallel til bushing plan. Etter pressemaskiner lukker helt, holde trykket i 10-15 sekunder. Avferdig flater. Rengjøre lugg og kjerneisolasjon.
• Forbindelse: Plasser lugg på bolt, push T-body inn i bushing → sikre parallel lugg til bushingkontakt før stramming.

2.3.5 Sikre pålitelig jordforbindelse:
Skjulte T-body kobler må være riktig jordet ved hjelp av dedikerte jordekranser/tråder koblet til RMU jordnett. Mislykkes med dette risikerer statisk ladning oppbygging på overflaten → støytfare.

Overflateutslipp til nærliggende jord → materiell elektrisk erosjon.

2.4 Krav for RMU sivilfundament

• RMU base typisk 300-500mm over bakkenivå.
• Kabel pit dybde under base skal være ≥800mm; strebe etter 1000mm hvis lokalitet tillater.
• Hensikt: Gir tilstrekkelig bøyningssirkel for kabelinnførsel (spesielt store sektioner), lar nær-vertikal innførsel → reduserer stress på kabel/forbindelse.